ES2959765T3 - COVER ASSEMBLY INCLUDING GUIDING ELEMENT TO PREVENT ESCAPE FROM THE SAFETY HOLE - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un conjunto de tapa montado en un extremo superior abierto de una lata cilíndrica de una batería que tiene una estructura en la que está incrustado un conjunto de electrodos, que comprende: un respiradero de seguridad para descargar gas mientras se rompe cuando aumenta la presión interna de la batería. ; una placa de tapa que sobresale hacia arriba montada en una porción superior del respiradero de seguridad y que tiene un orificio pasante para descargar el gas; un miembro de interrupción de corriente unido a un extremo inferior del respiradero de seguridad para interrumpir una corriente eléctrica cuando aumenta la presión interna de la batería; y un miembro guía unido al interior de la placa de tapa para evitar un escape de la parte rota del respiradero de seguridad rota debido a un aumento en la presión interna de la batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a cap assembly mounted on an open upper end of a cylindrical can of a battery having a structure in which an electrode assembly is embedded, comprising: a safety vent for discharging gas while breaking when the internal pressure of the battery increases. ; an upwardly protruding cover plate mounted on an upper portion of the safety vent and having a through hole for discharging gas; a current interruption member attached to a lower end of the safety vent for interrupting an electrical current when the internal pressure of the battery increases; and a guide member attached to the inside of the cover plate to prevent a leak of the broken portion of the ruptured safety vent due to an increase in the internal pressure of the battery. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Conjunto de tapa que comprende elemento de guiado para impedir el escape del orificio de seguridad Cover assembly comprising guiding element to prevent escape from the safety hole
Sector de la técnicaTechnical sector
La presente invención se refiere a un conjunto de tapa que incluye un elemento de guiado para impedir el escape de un orificio de seguridad. The present invention relates to a lid assembly that includes a guide element to prevent escape from a security hole.
Estado de la técnicaState of the art
Como los dispositivos móviles se han desarrollado de manera continuada y la demanda de tales dispositivos móviles ha aumentado, la demanda de baterías secundarias como fuentes de energía para tales dispositivos móviles ha aumentado bruscamente. Entre estas baterías secundarias se encuentra la batería secundaria de litio, que tiene una alta densidad energética y una alta tensión de descarga, sobre la que se ha investigado mucho y que ahora se ha comercializado y se está utilizando ampliamente. As mobile devices have continuously developed and the demand for such mobile devices has increased, the demand for secondary batteries as power sources for such mobile devices has increased sharply. Among these secondary batteries is the lithium secondary battery, which has a high energy density and high discharge voltage, which has been extensively researched and has now been commercialized and is being widely used.
Las baterías secundarias pueden clasificarse en función de la forma de la carcasa de batería de cada una de las baterías secundarias en baterías cilíndricas, configuradas para tener una estructura en la que un conjunto de electrodo está montado en una lata metálica cilíndrica, una batería prismática, configurada para tener una estructura en la que un conjunto de electrodo está montado en una lata metálica prismática, y una batería en forma de bolsa, configurada para tener una estructura en la que un conjunto de electrodo está montado en una carcasa en forma de bolsa hecha de una lámina de aluminio laminado. Entre estas baterías, la batería cilíndrica tiene la ventaja de que la capacidad de la batería cilíndrica es relativamente grande y de que la batería cilíndrica es estructuralmente estable. Un conjunto de electrodo, que está montado en una carcasa de batería, es un elemento generador de energía que tiene una estructura que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo y que puede cargarse y descargarse. El conjunto de electrodo se clasifica como un conjunto de electrodo de tipo cilindro de gel, que está configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo de tipo lámina larga y un electrodo negativo de tipo lámina larga, a los que se aplican materiales activos, están enrollados en el estado en el que un separador está interpuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, un conjunto de electrodo de tipo apilado, que está configurado para tener una estructura en la que una pluralidad de electrodos positivos que tienen un tamaño predeterminado y una pluralidad de electrodos negativos que tienen un tamaño predeterminado se apilan secuencialmente en el estado en el que los separadores se interponen respectivamente entre los electrodos positivos y los electrodos negativos, o un conjunto de electrodo de tipo apilado/plegado, que está configurado para tener una estructura en la que las células unitarias, tales como células completas o biceldas, se enrollan utilizando una película de separación. Entre estos conjuntos de electrodos, el conjunto de electrodo tipo de cilindro de gel tiene ventajas en cuanto a que es posible fabricar fácilmente el conjunto de electrodo de tipo cilindro de gel y en cuanto a que el conjunto de electrodo de tipo cilindro de gel tiene una alta densidad energética por unidad de peso. Secondary batteries can be classified based on the shape of the battery casing of each of the secondary batteries into cylindrical batteries, configured to have a structure in which an electrode assembly is mounted on a cylindrical metal can, a prismatic battery, configured to have a structure in which an electrode assembly is mounted in a prismatic metal can, and a bag-shaped battery, configured to have a structure in which an electrode assembly is mounted in a bag-shaped housing made of a laminated aluminum sheet. Among these batteries, the cylindrical battery has the advantage that the capacity of the cylindrical battery is relatively large and the cylindrical battery is structurally stable. An electrode assembly, which is mounted in a battery casing, is a power generating element having a structure including a positive electrode, a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and which can be charged and be downloaded. The electrode assembly is classified as a gel cylinder type electrode assembly, which is configured to have a structure in which a long sheet type positive electrode and a long sheet type negative electrode, to which active materials are applied , are wound in the state in which a spacer is interposed between the positive electrode and the negative electrode, a stacked type electrode assembly, which is configured to have a structure in which a plurality of positive electrodes having a predetermined size and a plurality of negative electrodes having a predetermined size are sequentially stacked in the state in which the spacers are respectively interposed between the positive electrodes and the negative electrodes, or a stacked/folded type electrode assembly, which is configured to have a structure in which unit cells, such as whole cells or bicells, are rolled up using a separation film. Among these electrode assemblies, the gel cylinder type electrode assembly has advantages in that the gel cylinder type electrode assembly can be easily manufactured and in that the gel cylinder type electrode assembly has a high energy density per unit of weight.
La figura 1 es una vista en sección vertical que muestra esquemáticamente un conjunto superior de una batería cilíndrica general, y la figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un orificio de seguridad mostrado en la figura 1. Figure 1 is a vertical sectional view schematically showing an upper assembly of a general cylindrical battery, and Figure 2 is a schematic perspective view of a safety hole shown in Figure 1.
En referencia a las figuras 1 y 2, una tapa 10 superior está configurada para sobresalir hacia arriba. Debajo de la tapa 10 superior están situados secuencialmente un elemento 20 de coeficiente de temperatura positivo (PTC) para interrumpir la corriente eléctrica a través de un gran aumento de la resistencia de la batería cuando aumenta la temperatura interior de la batería, un orificio 30 de seguridad configurado para sobresalir hacia abajo en un estado normal y configurado para romperse mientras sobresale hacia arriba con el fin de expulsar el gas cuando aumenta la presión interior de la batería, y una placa 50 de conexión, un lado del extremo superior de la cual está acoplado al orificio 30 de seguridad y un lado del extremo inferior de la cual está conectado a un electrodo positivo de un conjunto 40 de electrodo. Referring to Figures 1 and 2, an upper cover 10 is configured to protrude upwardly. Below the upper cover 10 are sequentially located a positive temperature coefficient (PTC) element 20 to interrupt the electric current through a large increase in the resistance of the battery when the internal temperature of the battery increases, a hole 30 of security configured to protrude downward in a normal state and configured to break while protruding upward in order to expel gas when the internal pressure of the battery increases, and a connection plate 50, one side of the upper end of which is coupled to the safety hole 30 and one side of the lower end of which is connected to a positive electrode of an electrode assembly 40.
El orificio 30 de seguridad está configurado para tener una estructura en la que una parte central circular del orificio 30 de seguridad es cóncava en su conjunto. La parte central cóncava está dotada de una parte 35 plana, y la superficie circunferencial exterior de la parte 35 plana está constituida por una superficie 33 inclinada, cuya circunferencia aumenta gradualmente hacia arriba. La parte superior de la superficie inclinada está doblada hacia el exterior para formar una superficie 31 circunferencial exterior, que es paralela a la parte 35 plana. En una primera parte 32 doblada entre la superficie 31 circunferencial exterior y la superficie 33 inclinada y en una segunda parte 34 doblada entre la superficie 33 inclinada y la parte 35 plana se forman muescas, mediante las cuales la parte cóncava se deforma fácilmente para dar una parte convexa de manera que la parte cóncava se separa de la parte restante del orificio 30 de seguridad cuando aumenta la presión interior de la batería. The security hole 30 is configured to have a structure in which a circular central portion of the security hole 30 is concave as a whole. The concave central part is provided with a flat part 35, and the outer circumferential surface of the flat part 35 is constituted by an inclined surface 33, the circumference of which gradually increases upward. The upper part of the inclined surface is bent outward to form an outer circumferential surface 31, which is parallel to the flat part 35. In a first part 32 folded between the outer circumferential surface 31 and the inclined surface 33 and in a second part 34 folded between the inclined surface 33 and the flat part 35, notches are formed, by means of which the concave part is easily deformed to give a convex part so that the concave part separates from the remaining part of the safety hole 30 when the internal pressure of the battery increases.
La parte 35 plana y la superficie 33 inclinada están débilmente acopladas entre sí a lo largo de la mayor parte de la segunda parte 34 doblada debido a la estructura de muesca. Sin embargo, la parte 35 plana y la superficie 33 inclinada están fuertemente acopladas entre sí en una parte 36 de la segunda parte 34 doblada mediante soldadura, de manera que se impide que la parte 35 plana separada se escape de la superficie 33 inclinada. The flat part 35 and the inclined surface 33 are loosely coupled to each other along the majority of the second folded part 34 due to the notch structure. However, the flat part 35 and the inclined surface 33 are tightly coupled to each other in a part 36 of the second part 34 bent by welding, so that the separated flat part 35 is prevented from escaping from the inclined surface 33.
Dado que la parte plana está acoplada a la superficie inclinada mediante soldadura, tal como se ha descrito anteriormente, el orificio de seguridad no está completamente abierto incluso cuando el orificio de seguridad se rompe al aumentar la presión interior de la celda de batería. Además, el espacio entre el orificio de seguridad y la tapa superior o el elemento PTC es muy pequeño. En consecuencia, es difícil asegurar una amplia trayectoria de escape de gases. Since the flat part is attached to the inclined surface by welding as described above, the safety hole is not fully open even when the safety hole is broken by increasing the internal pressure of the battery cell. Furthermore, the space between the safety hole and the top cover or the PTC element is very small. Consequently, it is difficult to ensure a wide gas escape path.
Por tanto, existe una necesidad urgente de una tecnología que sea capaz de asegurar una amplia trayectoria de escape de gases para poder expulsar rápidamente el gas de la célula de batería. Therefore, there is an urgent need for a technology that is capable of ensuring a wide gas escape path in order to quickly expel the gas from the battery cell.
Objeto de la invenciónObject of the invention
Problema técnicotechnical problem
La presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriores y otros problemas técnicos que aún no se han resuelto. The present invention has been made to solve the above problems and other technical problems that have not yet been solved.
Como resultado de una serie de extensos e intensos estudios y experimentos para resolver los problemas descritos anteriormente, los inventores de la presente solicitud han descubierto que, en caso de que un orificio de seguridad, que constituye un conjunto de tapa de una lata cilíndrica, se rompa y se separe del conjunto de tapa debido a un aumento de la presión interior de una batería, tal como se describirá más adelante, es posible asegurar una amplia trayectoria de escape de gases mediante la unión de un elemento de guiado en el interior de una placa de tapa con el fin de impedir el escape de la parte rota del orificio de seguridad. La presente invención se ha completado basándose en estos hallazgos. As a result of a series of extensive and intensive studies and experiments to solve the problems described above, the inventors of the present application have discovered that, in case a security hole, which constitutes a lid assembly of a cylindrical can, is rupture and separate from the cover assembly due to an increase in the internal pressure of a battery, as will be described later, it is possible to ensure a wide gas escape path by attaching a guiding element inside a cover plate in order to prevent the broken part from escaping from the safety hole. The present invention has been completed based on these findings.
Solución técnicaTechnical solution
Según un aspecto de la presente invención, el objeto anterior y otros objetos pueden lograrse mediante la provisión de un conjunto de tapa cargado en una parte de extremo superior abierta de una lata cilíndrica de una batería, estando la batería configurada para tener una estructura en la que un conjunto de electrodo está montado en la lata cilíndrica, incluyendo el conjunto de tapa un orificio de seguridad configurado para romperse con el fin de expulsar el gas cuando la presión interior de la batería aumenta, una placa de tapa de tipo en saliente hacia arriba cargada en la parte superior del orificio de seguridad, estando la placa de tapa dotada de una abertura pasante, a través de la cual se expulsa el gas, un elemento de interrupción de corriente unido al extremo inferior del orificio de seguridad para interrumpir la corriente eléctrica cuando aumenta la presión interior de la batería, y un elemento de guiado unido al interior de la placa de tapa para impedir el escape de una parte rota del orificio de seguridad, que se rompe como resultado de un aumento de la presión interior de la batería. According to one aspect of the present invention, the above object and other objects can be achieved by providing a loaded cap assembly on an open top end portion of a cylindrical can of a battery, the battery being configured to have a structure in which that an electrode assembly is mounted on the cylindrical can, the lid assembly including a safety hole configured to break in order to expel gas when the internal pressure of the battery increases, an upwardly protruding type lid plate loaded in the upper part of the safety hole, the cover plate being provided with a through opening, through which the gas is expelled, a current interruption element attached to the lower end of the safety hole to interrupt the electric current when the internal pressure of the battery increases, and a guiding element attached to the inside of the cover plate to prevent the escape of a broken part of the safety hole, which breaks as a result of an increase in the internal pressure of the battery .
Tal como se ha descrito anteriormente, el conjunto de tapa según la presente invención está configurado para tener una estructura en la que el elemento de guiado está unido al interior de la placa de tapa, y también está configurado para tener una estructura en la que, cuando aumenta la presión interior de la batería, una parte doblada interior del orificio de seguridad se rompe completamente y se separa de la parte restante del orificio de seguridad. En consecuencia, es posible ensanchar la trayectoria de escape de gases, que puede aumentar la presión interior de la batería si es estrecha, con lo que es posible un escape de gases seguro y rápido. As described above, the lid assembly according to the present invention is configured to have a structure in which the guide element is attached to the inside of the lid plate, and is also configured to have a structure in which, When the internal pressure of the battery increases, an inner bent part of the safety hole breaks completely and separates from the remaining part of the safety hole. Consequently, it is possible to widen the gas escape path, which can increase the internal pressure of the battery if it is narrow, making safe and rapid gas escape possible.
En consecuencia, es posible resolver el problema con la técnica convencional, en la que, cuando el orificio de seguridad se rompe con el fin de expulsar el gas de la batería, una parte de la parte doblada del orificio de seguridad se rompe, pero otra parte de la parte doblada del orificio de seguridad no se rompe, por lo que el orificio de seguridad no está completamente abierto y por tanto es difícil asegurar una trayectoria para expulsar el gas de la batería. Consequently, it is possible to solve the problem with the conventional technique, in which, when the safety hole is broken in order to expel the gas from the battery, a part of the bent part of the safety hole is broken, but another part of the bent part of the safety hole is not broken, so the safety hole is not completely open and therefore it is difficult to ensure a path to expel the gas from the battery.
Además, no es necesario realizar un método de acoplamiento, tal como soldadura, con el fin de impedir que una parte de la parte doblada del orificio de seguridad se rompa, a diferencia de la técnica convencional, por lo que es posible simplificar adicionalmente un proceso de fabricación de la batería y mejorar de este modo la productividad. Durante la carga y descarga de la célula cilíndrica de la batería, se genera gas en la célula de batería, por lo que aumenta la presión interior de la célula de batería. En caso de que la presión interior de la celda de batería supere un nivel predeterminado, se rompe una parte del orificio de seguridad, por lo que el gas se expulsa. Furthermore, it is not necessary to perform a coupling method, such as welding, in order to prevent a part of the bent part of the security hole from breaking, unlike the conventional technique, so it is possible to further simplify a process. of battery manufacturing and thus improve productivity. During the charging and discharging of the cylindrical battery cell, gas is generated in the battery cell, so the pressure inside the battery cell increases. In case the pressure inside the battery cell exceeds a predetermined level, a part of the safety hole breaks, so the gas is expelled.
En consecuencia, el elemento de guiado puede funcionar para impedir el movimiento ascendente de una parte del orificio de seguridad, que se separa de una parte restante del orificio de seguridad cuando aumenta la presión interior de la batería, hacia la placa de tapa para impedir que la parte separada del orificio de seguridad colisione con la placa de tapa. Accordingly, the guide member may function to prevent upward movement of a portion of the safety hole, which separates from a remaining portion of the safety hole when the internal pressure of the battery increases, toward the cover plate to prevent the separated part of the safety hole collides with the cover plate.
En un ejemplo concreto, el orificio de seguridad puede incluir una primera parte doblada hacia abajo desde un lado circunferencial exterior de la misma, una parte inclinada que se extiende hacia abajo desde la primera parte doblada, y una segunda parte doblada horizontalmente desde la parte inclinada hacia un centro de la misma, y en una de la primera parte doblada y de la segunda parte doblada, por ejemplo la segunda, puede formarse una muesca para inducir la ruptura del orificio de seguridad cuando aumenta la presión interior de la batería. In a particular example, the security hole may include a first portion bent downward from an outer circumferential side thereof, an inclined portion extending downward from the first bent portion, and a second portion bent horizontally from the inclined portion. towards a center thereof, and in one of the first folded part and the second folded part, for example the second, a notch can be formed to induce the rupture of the safety hole when the internal pressure of the battery increases.
Es decir, el orificio de seguridad puede estar configurado para tener una estructura en la que el orificio de seguridad sea cóncavo hacia abajo debido a la primera parte doblada y a la segunda parte doblada, o puede estar configurado para tener una estructura en la que se forme una muesca en la segunda parte doblada de manera que la muesca se rompa para expulsar el gas hacia el exterior cuando aumente la presión interior de la batería. That is, the security hole may be configured to have a structure in which the security hole is concave downward due to the first bent part and the second bent part, or it may be configured to have a structure in which it is formed a notch in the second part bent so that the notch breaks to expel the gas to the outside when the internal pressure of the battery increases.
El orificio de seguridad puede estar configurado para tener una estructura en la que la forma del orificio de seguridad se invierte cuando aumenta la presión interior de la batería, de manera que la parte cóncava del orificio de seguridad se vuelve convexa hacia arriba y en donde la muesca formada en la segunda parte doblada se rompe cuando la presión interior de la batería aumenta adicionalmente. The safety hole may be configured to have a structure in which the shape of the safety hole is reversed when the internal pressure of the battery increases, so that the concave part of the safety hole becomes convex upward and where the The notch formed in the second bent part breaks when the internal pressure of the battery increases further.
Alternativamente, el orificio de seguridad puede estar configurado para tener una estructura en la que la muesca formada en la segunda parte doblada se rompe incluso en el estado en el que el orificio de seguridad es cóncavo sin que la forma del orificio de seguridad se invierta cuando aumenta la presión interior de la batería. Alternatively, the security hole may be configured to have a structure in which the notch formed in the second folded part is broken even in the state in which the security hole is concave without the shape of the security hole being reversed when The internal pressure of the battery increases.
El elemento de interrupción de corriente es un elemento que se rompe para interrumpir la corriente eléctrica cuando aumenta la presión interior de la batería. Específicamente, el elemento de interrupción de corriente puede proporcionarse en el centro de la misma con una parte en saliente unida al extremo inferior del orificio de seguridad mediante soldadura, etc., de modo que sobresalga hacia arriba, y también puede estar dotado de dos o más aberturas pasantes, a través de las que se expulsa el gas. The current interruption element is an element that breaks to interrupt the electrical current when the internal pressure of the battery increases. Specifically, the current interruption element may be provided in the center thereof with a protruding portion attached to the lower end of the safety hole by welding, etc., so as to protrude upward, and may also be provided with two or more through openings, through which the gas is expelled.
Cuando aumenta la presión interior de la batería, se invierte la forma del orificio de seguridad, por lo que se rompe la parte de conexión entre el elemento de interrupción de corriente y un electrodo positivo del conjunto de electrodo, por lo que se interrumpe la corriente eléctrica. Puede formarse una muesca en la superficie circunferencial exterior de la parte en saliente. Al invertirse la forma del orificio de seguridad, la muesca puede romperse, por lo que la parte en saliente puede separarse fácilmente de la parte de conexión entre el elemento de interrupción de corriente y el electrodo positivo del conjunto de electrodo en el estado de estar acoplado al orificio de seguridad. When the internal pressure of the battery increases, the shape of the safety hole is reversed, so that the connection part between the current interruption element and a positive electrode of the electrode assembly is broken, so the current is interrupted. electrical. A notch may be formed on the outer circumferential surface of the projecting portion. By reversing the shape of the safety hole, the notch can be broken, so that the protruding part can be easily separated from the connection part between the current interruption element and the positive electrode of the electrode assembly in the state of being attached. to the security hole.
Las aperturas pasantes pueden estar formadas en una disposición radialmente simétrica alrededor del centro del elemento de interrupción de corriente al tiempo que tienen forma en arco. En caso de que las aberturas pasantes estén formadas en una disposición radialmente simétrica, como se describió anteriormente, es posible impedir la expulsión de una cantidad excesiva de gas en una dirección y garantizar la rigidez del elemento de interrupción de corriente. The through openings may be formed in a radially symmetrical arrangement around the center of the current interruption element while having an arc shape. In case the through openings are formed in a radially symmetrical arrangement, as described above, it is possible to prevent the expulsion of an excessive amount of gas in one direction and ensure the rigidity of the current interruption element.
Según la presente invención, la segunda parte doblada está formada como una muesca que tiene la forma de una curva cerrada. Cuando la presión interior de la batería aumenta, por tanto, la totalidad de la segunda parte doblada, que tiene la forma de una curva cerrada, puede romperse fácilmente. En consecuencia, la parte central del orificio de seguridad, que se rompe en la forma plana de un círculo, puede separarse fácilmente de la parte restante del orificio de seguridad. According to the present invention, the second folded part is formed as a notch having the shape of a closed curve. When the pressure inside the battery increases, therefore, the entire second bent part, which has the shape of a closed curve, can easily break. Consequently, the central part of the safety hole, which is broken into the flat shape of a circle, can be easily separated from the remaining part of the safety hole.
El elemento de guiado es un elemento que garantiza una amplia trayectoria de escape de gases al tiempo que evita que la parte rota del orificio de seguridad se mueva hacia arriba y escape completamente. El elemento de guiado puede extenderse desde el lado circunferencial exterior de la superficie inferior de la parte en saliente de la placa de tapa hacia el centro de la placa de tapa. The guiding element is an element that guarantees a wide gas escape path while preventing the broken part of the safety hole from moving upward and escaping completely. The guide member may extend from the outer circumferential side of the bottom surface of the protruding portion of the cover plate toward the center of the cover plate.
El elemento de guiado puede tener una anchura equivalente a un intervalo entre 0,3 R y 1 R en base al radio R de la superficie inferior de la parte en saliente de la placa de tapa. En caso de que la anchura del elemento de guiado sea inferior a 0,3 R, es difícil impedir el escape del orificio de seguridad que se rompe y se desplaza hacia arriba. En caso de que la anchura del elemento de guiado sea superior a 1 R, el ángulo de la superficie inclinada formada por la parte rota del orificio de seguridad se hace pequeño, por lo que es difícil garantizar una trayectoria de escape de gases. The guide member may have a width equivalent to a range between 0.3 R and 1 R based on the radius R of the bottom surface of the protruding portion of the cover plate. In case the width of the guide element is less than 0.3 R, it is difficult to prevent escape from the safety hole that breaks and moves upward. In case the width of the guiding element is greater than 1 R, the angle of the inclined surface formed by the broken part of the safety hole becomes small, so that it is difficult to guarantee a gas escape path.
Una trayectoria de escape de gases que es tan amplia como sea posible puede garantizarse por el elemento de guiado con el fin de expulsar rápidamente el gas de la batería. El elemento de guiado puede tener un ángulo central de 10 a 90 grados en base a un círculo plano que tiene la superficie inferior de la parte en saliente de la placa de tapa como el lado circunferencial exterior de la misma. A gas escape path that is as wide as possible can be ensured by the guiding element in order to quickly expel the gas from the battery. The guide element may have a central angle of 10 to 90 degrees based on a plane circle having the lower surface of the protruding portion of the cover plate as the outer circumferential side thereof.
En caso de que el elemento de guiado tenga un ángulo central de menos de 10 grados en base a un círculo plano que tiene la superficie inferior de la parte en saliente de la placa de tapa como el lado circunferencial exterior de la misma, puede ser difícil impedir el escape del orificio de seguridad, que instantáneamente se mueve rápidamente hacia arriba, lo cual es indeseable. En caso de que el elemento de guiado tenga un ángulo central de más de 90 grados, el orificio de seguridad se bloquea por el elemento de guiado y se mueve verticalmente hacia arriba incluso aunque el orificio de seguridad esté completamente separado, por lo que es difícil garantizar una trayectoria de escape de gases, lo cual también es indeseable. In case the guide element has a central angle of less than 10 degrees based on a plane circle having the lower surface of the protruding portion of the cover plate as the outer circumferential side thereof, it may be difficult prevent escape from the safety hole, which instantly moves rapidly upward, which is undesirable. In case the guide element has a central angle of more than 90 degrees, the safety hole is blocked by the guide element and moves vertically upward even though the safety hole is completely separated, making it difficult ensure a gas escape path, which is also undesirable.
El orificio de seguridad puede estar configurado de manera que, cuando aumenta la presión interior de la batería, la muesca formada en la segunda parte doblada se rompe, por lo que una parte plana, que se divide de la parte inclinada en base a la segunda parte doblada, se separa de la parte inclinada. The safety hole may be configured so that, when the internal pressure of the battery increases, the notch formed in the second bent part is broken, so that a flat part, which is divided from the inclined part based on the second bent part, separates from the inclined part.
La parte plana separada puede estar inclinada para tener una superficie inclinada con respecto al suelo para formar una trayectoria de escape de gases. The separated flat portion may be inclined to have an inclined surface with respect to the ground to form a gas escape path.
En el conjunto de tapa según la presente invención, tal como se describió anteriormente, el elemento de guiado está unido a la superficie inferior de la placa de tapa. Por consiguiente, el movimiento ascendente de una superficie lateral de la parte plana separada se limita por el elemento de guiado. Como resultado, la parte plana separada no se desplaza verticalmente hacia arriba en el estado de ser paralela al suelo, sino que se inclina para tener una superficie inclinada con respecto al suelo. In the lid assembly according to the present invention, as described above, the guide member is attached to the bottom surface of the lid plate. Accordingly, the upward movement of a lateral surface of the separated planar part is limited by the guide element. As a result, the separated flat part does not move vertically upward in the state of being parallel to the ground, but is inclined to have an inclined surface with respect to the ground.
Por ejemplo, la parte inferior de la superficie inclinada puede estar situada en la superficie inferior del elemento de guiado, y la parte superior de la superficie inclinada puede estar situada de forma opuesta a la superficie inferior del elemento de guiado. En consecuencia, es posible formar una trayectoria de escape de gases más ancha en el lado superior de la superficie inclinada, por lo que es posible expulsar el gas de forma rápida y segura. For example, the bottom of the inclined surface may be located on the bottom surface of the guide element, and the top of the inclined surface may be located opposite the bottom surface of the guide element. Consequently, it is possible to form a wider gas escape path on the upper side of the inclined surface, so that the gas can be expelled quickly and safely.
Según las circunstancias, el conjunto de tapa puede incluir además un elemento de coeficiente de temperatura positivo (PTC) para interrumpir la corriente eléctrica a través de un gran aumento de la resistencia de la batería cuando aumenta la temperatura interior de la batería. El elemento PTC puede interponerse, por ejemplo, entre la tapa superior y el orificio de seguridad. Depending on the circumstances, the cap assembly may further include a positive temperature coefficient (PTC) element to interrupt electrical current through a large increase in battery resistance when the internal temperature of the battery increases. The PTC element can be interposed, for example, between the top cover and the security hole.
El conjunto de tapa puede estar configurado para tener una estructura en la que el elemento de interrupción de corriente, una junta para el elemento de interrupción de corriente, el orificio de seguridad, el elemento PTC y la tapa superior, que tiene en la misma uno o más orificios de escape de gases, estén apilados, o puede estar configurado para tener una estructura en la que una junta está montada además en la superficie circunferencial exterior de la estructura apilada. The cover assembly may be configured to have a structure in which the current interruption element, a gasket for the current interruption element, the safety hole, the PTC element and the top cover, which has therein one or more exhaust ports, are stacked, or may be configured to have a structure in which a gasket is further mounted on the outer circumferential surface of the stacked structure.
El conjunto de electrodo puede ser, por ejemplo, un conjunto de electrodo de tipo cilindro de gel, que está configurado para tener una estructura en la que un electrodo positivo y un electrodo negativo se enrollan en el estado en el que un separador se interpone entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Sin embargo, la presente invención no se limita a lo anterior. The electrode assembly may be, for example, a gel cylinder type electrode assembly, which is configured to have a structure in which a positive electrode and a negative electrode are wound in the state in which a spacer is interposed between the positive electrode and the negative electrode. However, the present invention is not limited to the above.
El material para la lata cilíndrica no está particularmente limitado. Por ejemplo, la lata cilíndrica puede ser de acero inoxidable, acero, aluminio o cualquiera de sus aleaciones. The material for the cylindrical can is not particularly limited. For example, the cylindrical can can be made of stainless steel, steel, aluminum or any of its alloys.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una batería cilíndrica que incluye el conjunto de tapa. La batería cilíndrica puede ser una batería secundaria del litio, que exhibe alta densidad energética, tensión de descarga, y estabilidad de salida. Sin embargo, la presente invención no se limita a lo anterior. According to another aspect of the present invention, a cylindrical battery is provided that includes the cap assembly. The cylindrical battery can be a secondary lithium battery, which exhibits high energy density, discharge voltage, and output stability. However, the present invention is not limited to the above.
Descripción de las figurasDescription of the figures
La figura 1 es una vista en sección vertical que muestra un conjunto superior de una batería cilíndrica general; la figura 2 es una vista en perspectiva de un orificio de seguridad mostrado en figura 1; Figure 1 is a vertical sectional view showing an upper assembly of a general cylindrical battery; Figure 2 is a perspective view of a security hole shown in Figure 1;
la figura 3 es una vista en sección vertical que muestra un conjunto superior según una realización de la presente invención; Figure 3 is a vertical sectional view showing an upper assembly according to an embodiment of the present invention;
la figura 4 es una vista en perspectiva de un elemento de interrupción de corriente mostrado en figura 3; Figure 4 is a perspective view of a current interruption element shown in Figure 3;
la figura 5 es una vista en perspectiva de un orificio de seguridad mostrado en figura 3; Figure 5 is a perspective view of a security hole shown in Figure 3;
la figura 6 es una vista lateral del orificio de seguridad mostrado en figura 3; Figure 6 is a side view of the security hole shown in Figure 3;
la figura 7 es una vista lateral que muestra esquemáticamente el estado en que se ha roto el orificio de seguridad mostrado en figura 3; y Figure 7 is a side view schematically showing the state in which the security hole shown in Figure 3 has been broken; and
la figura 8 es una vista desde abajo de una placa de tapa, a la que se une un elemento de guiado que se muestra en la figura 3. Figure 8 is a bottom view of a cover plate, to which a guide element shown in Figure 3 is attached.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
A continuación, se describirán en detalle realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. Cabe señalar, sin embargo, que el alcance de la presente invención no se ve limitado por las realizaciones ilustradas. Exemplary embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted, however, that the scope of the present invention is not limited by the illustrated embodiments.
La figura 3 es una vista seccional vertical que muestra un conjunto superior según una realización de la presente invención, y la figura 4 es una vista de perspectiva de un elemento de interrupción de corriente mostrado en la figura 3. Figure 3 is a vertical sectional view showing an upper assembly according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a perspective view of a current interruption element shown in Figure 3.
Con referencia a las figuras 3 y 4, un conjunto 100 de tapa incluye un orificio 120 de seguridad configurado para romperse con el fin de expulsar gas cuando la presión interior de una batería aumenta, una placa 110 de tapa de tipo en saliente hacia arriba cargada en la parte superior del orificio 120 de seguridad, estando la placa de tapa dotada de una abertura pasante, a través de la cual se expulsa el gas, un elemento 130 de interrupción de corriente unido al extremo inferior del orificio de seguridad para interrumpir la corriente eléctrica cuando aumenta la presión interior de la batería, y un elemento 140 de guiado para impedir que una parte rota del orificio de seguridad escape de su posición original y colisione con una tapa superior. Referring to Figures 3 and 4, a cap assembly 100 includes a safety hole 120 configured to rupture to expel gas when the internal pressure of a battery increases, a loaded protruding type cap plate 110 at the top of the safety hole 120, the cover plate being provided with a through opening, through which the gas is expelled, a current interruption element 130 attached to the lower end of the safety hole to interrupt the current electrical when the internal pressure of the battery increases, and a guiding element 140 to prevent a broken part of the security hole from escaping from its original position and colliding with a top cover.
Un elemento 151 de coeficiente de temperatura positivo (PTC) se interpone entre la placa 110 de tapa y el orificio 120 de seguridad, y una junta 150 se monta adicionalmente para envolver las superficies circunferenciales exteriores de la placa 110 de tapa, el elemento 151 PTC, y el orificio 120 de seguridad. A positive temperature coefficient (PTC) element 151 is interposed between the cover plate 110 and the safety hole 120, and a gasket 150 is additionally mounted to wrap the outer circumferential surfaces of the cover plate 110, the PTC element 151 , and the security hole 120.
El elemento 130 de interrupción de corriente es un elemento que se rompe para interrumpir la corriente eléctrica cuando aumenta la presión interior de la batería. Una parte 132 en saliente, que está unida al extremo inferior del orificio 120 de seguridad mediante soldadura, se forma en el centro del elemento de interrupción de corriente para sobresalir hacia arriba, y tres orificios 137 pasantes y muescas 135 que interconectan los orificios 137 pasantes se forman concéntricamente alrededor de la parte 132 en saliente para constituir un puente. The current interruption element 130 is an element that breaks to interrupt the electrical current when the internal pressure of the battery increases. A protruding portion 132, which is attached to the lower end of the safety hole 120 by welding, is formed in the center of the current interruption element to protrude upward, and three through holes 137 and notches 135 interconnecting the through holes 137 They are formed concentrically around the projecting portion 132 to form a bridge.
Además, tres aberturas 136 pasantes, a través de las que se expulsa el gas, se forman en la superficie circunferencial exterior del elemento 130 de interrupción de corriente en una disposición radialmente simétrica alrededor de un eje central al tiempo que tienen forma de arco. Furthermore, three through openings 136, through which gas is expelled, are formed on the outer circumferential surface of the current interruption element 130 in a radially symmetrical arrangement about a central axis while being arc-shaped.
Cuando el orificio 120 de seguridad se rompe al aumentar la presión interior de la celda de batería, se rompe la parte de conexión entre el elemento 130 de interrupción de corriente y un electrodo positivo de un conjunto de electrodo, por lo que se interrumpe la corriente eléctrica. Las muescas 135 se forman en la superficie circunferencial exterior de la parte 132 en saliente. Cuando el orificio 120 de seguridad se rompe, las muescas 135 se rompen, por lo que la parte 132 en saliente se separa de la parte de conexión entre el elemento 130 de interrupción de corriente y el electrodo positivo del conjunto de electrodo. When the safety hole 120 is broken by increasing the internal pressure of the battery cell, the connection part between the current interruption element 130 and a positive electrode of an electrode assembly is broken, so that the current is interrupted. electrical. The notches 135 are formed on the outer circumferential surface of the projecting portion 132. When the safety hole 120 is broken, the notches 135 are broken, so that the protruding part 132 is separated from the connecting part between the current interruption element 130 and the positive electrode of the electrode assembly.
La figura 5 es una vista en perspectiva del orificio de seguridad mostrado en la figura 3, y la figura 6 es una vista lateral del orificio de seguridad mostrado en la figura 3. Figure 5 is a perspective view of the security hole shown in Figure 3, and Figure 6 is a side view of the security hole shown in Figure 3.
Con referencia a las figuras 5 y 6, el orificio 120 de seguridad incluye una primera parte 122 doblada, doblada hacia abajo desde un lado 121 circunferencial exterior de la misma, una parte 213 inclinada que se extiende hacia abajo desde la primera parte 122 doblada, una segunda parte 124 doblada, doblada horizontalmente desde la parte 123 inclinada hacia el centro de la misma, y una parte 125 plana formada en el centro de la misma de manera que sea paralela al suelo. Referring to Figures 5 and 6, the security hole 120 includes a first bent portion 122, bent downward from an outer circumferential side 121 thereof, an inclined portion 213 extending downward from the first bent portion 122, a second folded part 124, folded horizontally from the inclined part 123 towards the center thereof, and a flat part 125 formed in the center thereof so as to be parallel to the ground.
La segunda parte 124 doblada está dotada de una muesca 129 que tiene la forma de una curva cerrada. Por tanto, cuando la muesca se rompe al aumentar la presión interior de la batería, la parte 125 plana se separa completamente de la parte inclinada. The second folded part 124 is provided with a notch 129 having the shape of a closed curve. Therefore, when the notch breaks as the internal pressure of the battery increases, the flat part 125 completely separates from the inclined part.
La figura 7 es una vista lateral que muestra esquemáticamente el estado en que se ha roto el orificio de seguridad mostrado en la figura 3. Figure 7 is a side view schematically showing the state in which the security hole shown in Figure 3 has been broken.
Con referencia a la figura 7, el orificio 120 de seguridad permanece cóncavo en el estado en el que el lado 121 circunferencial exterior y la parte 123 inclinada están conectados entre sí, pero la parte 125 plana se ha separado de la parte 123 inclinada y se ha desplazado hacia la placa de tapa. Referring to Figure 7, the security hole 120 remains concave in the state in which the outer circumferential side 121 and the inclined part 123 are connected to each other, but the flat part 125 has been separated from the inclined part 123 and is has moved towards the cover plate.
El elemento 140 de guiado, que se extiende hacia el centro de la placa de tapa, está unido a un lado 121 circunferencial exterior de la placa 110 de tapa, que se encuentra debajo de una parte 111 en saliente de la placa 110 de tapa. El elemento 140 de guiado entra en contacto con una parte de la parte 125 plana que se ha desplazado hacia la placa de tapa, de manera que la parte 125 plana tiene una superficie inclinada con respecto al suelo. Es decir, la parte inferior de la superficie inclinada está situada en la superficie inferior del elemento 140 de guiado, y la parte superior de la superficie inclinada está situada de manera que está opuesta a la superficie inferior del elemento de guiado. Como resultado, el gas puede expulsarse a través de un espacio 101 definido entre la parte 125 plana, que se encuentra en un estado inclinado, y la parte 123 inclinada. En consecuencia, es posible formar una trayectoria de expulsión de gases en la circunferencia de la parte plana en todas las direcciones, por lo que es posible expulsar gases de forma rápida y segura. The guide element 140, which extends towards the center of the cover plate, is attached to an outer circumferential side 121 of the cover plate 110, which is located below a projecting part 111 of the cover plate 110. The guide member 140 contacts a portion of the flat portion 125 that has moved toward the cover plate, so that the flat portion 125 has an inclined surface with respect to the ground. That is, the bottom of the inclined surface is located on the bottom surface of the guide element 140, and the top of the inclined surface is located so that it is opposite the bottom surface of the guide element. As a result, gas can be expelled through a gap 101 defined between the flat portion 125, which is in an inclined state, and the inclined portion 123. Consequently, it is possible to form a gas expulsion path on the circumference of the flat part in all directions, so that gases can be expelled quickly and safely.
La figura 8 es una vista desde abajo de la placa de tapa mostrada en la figura 3. Figure 8 is a bottom view of the cover plate shown in Figure 3.
Con referencia a la figura 8, la superficie inferior de la placa 110 de tapa está definida por el lado 112 circunferencial exterior, que tiene un radio plano mayor que el radio plano de la parte 111 en saliente de la placa 110 de tapa, y el elemento 140 de guiado, que se extiende hacia el centro de la placa de tapa, está unido al lado 112 circunferencial exterior. Referring to Figure 8, the bottom surface of the cover plate 110 is defined by the outer circumferential side 112, which has a flat radius greater than the flat radius of the projecting portion 111 of the cover plate 110, and the Guide element 140, which extends towards the center of the cover plate, is attached to the outer circumferential side 112.
El elemento 140 de guiado se muestra en forma de ventilador, cuyo vértice se ha eliminado. Sin embargo, la presente invención no se limita a lo anterior. El elemento de guiado puede tener forma de barra, forma lineal o forma poligonal. The guide element 140 is shown in the form of a fan, the vertex of which has been removed. However, the present invention is not limited to the above. The guiding element can be bar-shaped, linear-shaped or polygonal-shaped.
La anchura W del elemento de guiado se encuentra en un intervalo entre 0,3 R y 1 R en base al radio R de la superficie inferior de la parte en saliente de la placa de tapa, y el elemento de guiado puede estar formado de manera que tenga un ángulo central de 10 a 90 grados en base a la circunferencia del lado 112 circunferencial exterior, que es circular cuando se observa en una vista en planta y abarca 360 grados. The width W of the guide element is in a range between 0.3 R and 1 R based on the radius R of the lower surface of the protruding part of the cover plate, and the guide element may be formed so having a central angle of 10 to 90 degrees based on the circumference of the outer circumferential side 112, which is circular when viewed in plan view and spans 360 degrees.
Dado que el conjunto de tapa según la presente invención está configurado de manera que el elemento de guiado está unido a la superficie inferior de la placa de tapa, tal como se ha descrito anteriormente, se impide que una parte del orificio de seguridad se mueva hacia arriba por el elemento de guiado y se incline incluso cuando la parte del orificio de seguridad se rompe y se separa de la parte restante del orificio de seguridad, por lo que es posible expulsar gas de manera rápida y segura de la circunferencia de la parte separada del orificio de seguridad en todas las direcciones. Since the cover assembly according to the present invention is configured such that the guide element is attached to the bottom surface of the cover plate, as described above, a part of the security hole is prevented from moving towards up by the guiding element and tilt even when the safety hole part is broken and separated from the remaining safety hole part, making it possible to quickly and safely expel gas from the circumference of the separated part of the security hole in all directions.
Aunque las realizaciones preferidas de la presente invención se han divulgado con fines ilustrativos, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin alejarse del alcance y el espíritu de la invención según se divulga en las reivindicaciones adjuntas. Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the appended claims.
Aplicabilidad industrialIndustrial applicability
Tal como resulta evidente a partir de la descripción anterior, el conjunto de tapa según la presente invención está configurado de manera que el elemento de guiado está unido al interior de la placa de tapa con el fin de impedir el escape del orificio de seguridad, que se rompe con el fin de expulsar el gas cuando la presión interior de la batería aumenta, por lo que la parte rota del orificio de seguridad se separa completamente de la parte restante del orificio de seguridad. En consecuencia, es posible garantizar una amplia trayectoria de escape de gases, y también es posible impedir que la parte rota del orificio de seguridad colisione con la placa de tapa. As is evident from the above description, the lid assembly according to the present invention is configured such that the guide element is attached to the inside of the lid plate in order to prevent escape from the safety hole, which It is broken in order to expel the gas when the internal pressure of the battery increases, so the broken part of the safety hole is completely separated from the remaining part of the safety hole. Consequently, it is possible to ensure a wide gas escape path, and it is also possible to prevent the broken part of the safety hole from colliding with the cover plate.
Además, es posible omitir un proceso de formación de una parte fija, tal como soldadura, para impedir que el orificio de seguridad se separe completamente al romperse, por lo que es posible simplificar el proceso de fabricación de la célula de batería. Furthermore, it is possible to omit a process of forming a fixed part, such as welding, to prevent the safety hole from completely separating upon breaking, so it is possible to simplify the manufacturing process of the battery cell.
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